表面拡散原子1個1個を追跡する研究

追踪单个表面扩散原子的研究

基本信息

批准号：
11875010
负责人：
田中信夫
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

現在孤立した一個の原子をイメージングできる装置は、フィールドイオン顕微鏡(FIM)、走査トンネル顕微鏡(STM)と透過電子顕微鏡(TEM)である。前二者は試料の材質と形状が制限されるほか、蓄積法や走査法でイメージングされるため、msecの時間分解能で拡散過程のダイナミックスを追跡することはできない。これに対してTEMは一個の原子の存在までも検出する高感度の特徴のほかに、近年の高速度TV技術の発達で、本研究の実現にもっとも近いところにあると考えられる。しかしながら、表面拡散する1個1個の原子を直接動的に追跡することは全く未踏の領域である。このような背景の下、本研究では固体表面上を拡散する1個1個の原子を追跡するために次の研究を行った。[1]観察に適切で、かつ表面拡散現象が工業上も重要な意味をもつ材料の検討[2]表面拡散現象の透過電子顕微鏡観察を可能にする試料形態の検討[3]高いコントラストでイメージングするための新しい電子顕微鏡技術の開発[4]高時間分解能の画像解析技術の開発以上の検討の結果、表面拡散をさせる基板には酸化マグネシウム単結晶蒸着薄膜を用い、かつ拡散させる原子としては原子番号が大きく、微小クラスターを出発物質として使えるタングステンを選択し1個の原子が拡散する様子を1/60秒の時間分解能で世界で初めてとらえることに成功した。

当前，可以对单个隔离原子进行成像的设备是场离子显微镜（FIM），扫描隧道显微镜（STM）和透射电子显微镜（TEM）。除了样品的材料和形状外，前两个是有限的，并且由于使用累积和扫描方法对其进行成像，因此无法使用MSEC的时间分辨率跟踪扩散过程的动力学。相比之下，随着高速电视技术的最新发展，除了其高灵敏度功能外，TEM被认为最接近这项研究的实现。但是，每个原子扩散表面的直接动态跟踪是一个完全未开发的区域。在此背景下，本研究进行了以下研究，以跟踪每个原子在固体表面上的扩散。 [1]研究适合观察和表面扩散现象的材料的研究具有重要的工业意义[2]样品形态的研究，可以使传播电子显微镜观察表面扩散现象的观察[3]新电子显微镜技术的发展具有高度对比度的新电子显微镜技术[4]高级分辨率图像分析技术的发展，我们的临界是成功的，我们已经成功地捕获了一部分，我们已经捕获了一部分，该领域是在我们的首次捕获领域，该领域是在领导的，该领域的临界是一定的，该领域是在领导的，该领域是在领导的，该领域的临床是在领导的，该领域是在领导的，该领域的临界是一种促进的培训，该领域是在领导的领域。 single-crystal vapor deposited by magnesium oxide as the substrate for surface diffusion, and the atomic number of magnesium oxide has been used as the substrate for surface diffusion, and tungsten, which can be used as a starting material, can be used as a small cluster, and can be used as a starting material, and the diffusion of one atom is the first time in the world to be captured with a time resolution of 1/60 second.